CN103537179A - 光催化臭氧氧化去除废气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，包括：废气经过热交换器；将经过热交换器的所述废气进入光催化区；将经过光催化器的所述废气进入臭氧氧化区；将经过臭氧氧化区的气体经过还原区，在150-200℃还原；经过还原后的气体即为清洁气体；所述清洁气体即可向空中排放。本发明的废气处理方法简单，处理速度快，气体环保，不产生二次污染。用电设备少、能耗低、运行成本低。废气处理流程简单，易于操作。
Description
技术领域
本发明涉及废气处理技术领域，特别是指一种光催化臭氧氧化去除废气的方法。
背景技术
恶臭气体的净化方法有很多。如掩蔽法、空气氧化法、吸收法、吸附法或化学吸收法、吸收-吸附法等等。下面就几种主要的方法介绍之。1、掩蔽法：掩蔽法也可称臭味消解法。此法是将恶臭气体混入整个带香味和（或）带轻度香味的有气味混合物中的一个方法。掩蔽法一般说来，他的经济性通常要比其它方法低，但该法并不是一种满意的处置方法。尤其是在恶臭物质中混有有毒物质时，更不能使用此法，因为该法毕竟没有将有毒物质处理掉，而仅仅是将其掩蔽掉而已。2、空气氧化（燃烧）法：由于恶臭物质一般情况下都是还原性物质，因此可以采用氧化的方法来处理。氧化的方法有热力氧化法和催化燃烧法。前者是将燃料气与臭气混合在高温下实现全燃烧，使最终产物为CO2和水蒸汽。使用本方法时要保证完全燃烧，部分氧化可能会增加臭味，例如，乙醇的不完全氧化可能转变为羧酸。催化氧化法是将臭味气体与燃料气（气体燃烧热量不足时添加）的混合气体一起通过装有催化剂的燃烧床层。和热力燃烧相比，由于使用了催化剂，燃烧的温度可以大大降低，停留时间可以缩短。因此设备的投资和运行费用都可能可以减少。一般来说，热力氧化所需的温度在760℃以上，停留时间在0.3～0.5秒左右；而催化氧化的温度仅为300～500℃，停留时间低于0.1秒。理论上说，催化氧化要优于热力氧化法。但是，由于催化剂中毒，堵塞等原因，且由于热力焚烧可以回收热量等诸多原因。目前国内外热力氧化已越来越多的取代催化氧化法。但是，投资和运行费用相对较高。若不回收热量，其运行的经济性显然是行不通的。因此，此法比较适用于具有一定规模的生产厂家，且这些厂家的生产较正常，废气排放比较连续，通过氧化装置可以回收燃烧的热量作为其他工序的热源。但由于植绒机废气中含有大量颗粒物，燃烧法容易引起车间设备着火。因此，该法在安全性上有较高的要求，必然增加治理的成本。3、吸收法：对于废气中的难溶性有机物，吸收法去除效果十分有限。废气中的氨气，由于可与水混溶，因此可采用清水吸收的方法来处理。但是由于苯乙烯在水中溶解度很低，吸收效果很差，甚至于完全无效，还需与其他废气治理方法配合使用。4、吸附法：吸附法是一种动力消耗较小的脱臭方法。吸附法脱臭效率高，采用的吸附剂有活性炭、两性离子交换树脂、硅胶、活性白土等。由于吸附剂的吸附容量较小，故吸附法主要适用于臭气浓度较低的废气，处理含颗粒物浓度较高的废气时，吸附剂容易堵塞，必须增加过滤等预处理措施。
发明内容
本发明提出一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，解决了现有技术中废气处理不完全、效率低下的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，包括：
废气经过热交换器；
将经过热交换器的所述废气进入光催化区；
将经过光催化器的所述废气进入臭氧氧化区；
将经过臭氧氧化区的气体经过还原区，在150-200℃还原；
经过还原后的气体即为清洁气体；
所述清洁气体即可向空中排放。
作为优选的技术方案，所述废气为氨、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、苯、苯乙烯、二硫化碳、三甲胺、二甲基二硫醚中的一种或几种的组合。
作为优选的技术方案，所述废气为氨、苯乙烯、丙乙烯中的一种或几种的组合。其中经过热交换器的所述废气的温度稳定在95-115℃。
作为优选的技术方案，所述废气为氨和苯乙烯的混合气体。
作为优选的技术方案，经过热交换器的所述废气的温度稳定在100-110℃。
作为优选的技术方案，所述的光催化区使用的是紫外灯光，催化剂为二氧化钛。
作为优选的技术方案，所述废气在光催化区的时间控制在0.2-0.3s。
作为优选的技术方案，所述废气在臭氧氧化区的时间控制在3-5s。
有益效果
（1）本发明的废气处理方法简单，处理速度快，气体环保，不产生二次污染。
（2）用电设备少、能耗低、运行成本低。
（3）操作、管理方便。
（4）本发明的废气处理流程简单，易于操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有废气经过处理之后不完全，排放到空中继续污染空气的缺点；以及处理效率低下的问题，本发明提出了一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，该方法的关键点是控制废气处理前的温度及处理后的臭氧还原。具体方案如下：废气经过热交换器；将经过热交换器的所述废气进入光催化区；将经过光催化器的所述废气进入臭氧氧化区；将经过臭氧氧化区的气体经过还原区，在150-200℃还原；经过还原后的气体即为清洁气体；所述清洁气体即可向空中排放。排放气体的速率和相应检测数据参见附表1。通过检测数据可知排放的气体质量很好，不会对空气造成二次污染，环保。
半导体光催化剂大多是硫族化合物半导体（当前以为TiO2使用最广泛）都具有区别于金属或绝缘物质的特别的能带结构,即在价带(ValenceBand,VB)和导带(ConductionBand,CB)之间存在一个禁带(ForbiddenBand,BandGap)。由于半导体的光吸收阈值与带隙具有式K=1240/Eg(eV)的关系,因此常用的宽带隙半导体的吸收波长阈值大都在紫外区域。当光子能量高于半导体吸收阈值的光照射半导体时,半导体的价带电子发生带间跃迁,即从价带跃迁到导带,从而产生光生电子(e-)和空穴(h+)。此时吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子,而空穴将吸附表面的氢氧根离子氧化成氢氧自由基。而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性,能将绝大多数的有机物氧化至最终产物CO2和H2O,甚至对一些无机物也能彻底分解。O3氧化法处理有机物是有选择性的，它取决于最终组分，通常对不饱和脂肪烃和芳香烃类化合物较有效，由于这类物质具有偶极性结构，O3通过1,3偶极环上的加成作用，反应生成臭氧化物。臭氧化物分解为两性离子和羧基化合物，不稳定的两性离子进一步分解产生羧基和H2O2。除了加成反应外，O3还可以进攻具有最低键能的键，使其断裂。本工艺在光催化设备内，裂解氧化恶臭物质分子链，改变物质结构，将高分子污染物质裂解、氧化为低分子无害物质，在完全的停留时间后，其脱臭理论效率可99%，脱臭效果大大超过国家1993年颁布的恶臭物质排放标准（GB14554-93），能处理氨、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、苯、苯乙烯、二硫化碳、三甲胺、二甲基二硫醚等高浓度混合气体，净化技术可靠且非常稳定，且运行成本低，无二次污染。
本发明控制的废气主要是氨、苯乙烯、丙乙烯中的一种或几种的组合。其中经过热交换器的废气的温度稳定在95-115℃。废气在这样的温度下经过光催化和臭氧氧化，出来的气体比普通的处理方式出来的气体好很多，具体见附表1。
实施例1
一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，包括：
S1：将含有苯乙烯的废气经过热交换器；其中控制温度为95-100℃。
S2：将经过热交换器的含有苯乙烯的废气进入光催化区，受到紫外灯光波为185nm-254nm紫外线照射，催化剂是二氧化钛，时间为0.2-0.3s；
S3：将经过光催化器的废气进入臭氧氧化区，反应时间3-5s；
S4：将经过臭氧氧化区的气体经过还原区，在150-200℃还原；
S5：经过还原后的气体就是清洁气体；
S6：将清洁气体通过风机排放到空中。
检测数据见表1。
实施例2
一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，包括：
S1：将含有氨的废气经过热交换器；其中控制温度为105-110℃。
S2：将经过热交换器的含有氨的废气进入光催化区，受到紫外灯光波为185nm-254nm紫外线照射，催化剂是二氧化钛，时间为0.2-0.3s；
S3：将经过光催化器的废气进入臭氧氧化区，反应时间3-5s；
S4：将经过臭氧氧化区的气体经过还原区，在150-200℃还原；
S5：经过还原后的气体就是清洁气体；
S6：将清洁气体通过风机排放到空中。
检测数据见表1。
表1
实施例3
一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，包括：
S1：将含有氨和苯乙烯的废气经过热交换器；其中控制温度为115℃。
S2：将经过热交换器的含有氨和苯乙烯的废气进入光催化区，受到紫外灯光波为185nm-254nm紫外线照射，催化剂是二氧化钛，时间为0.2-0.3s；
S3：将经过光催化器的废气进入臭氧氧化区，反应时间3-5s；
S4：将经过臭氧氧化区的气体经过还原区，在150-200℃还原；
S5：经过还原后的气体就是清洁气体；
S6：将清洁气体通过风机排放到空中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，其特征在于，包括：
废气经过热交换器；
将经过热交换器的所述废气进入光催化区；
将经过光催化器的所述废气进入臭氧氧化区；
将经过臭氧氧化区的气体经过还原区，在150-200℃还原；
经过还原后的气体即为清洁气体；
所述清洁气体即可向空中排放。
2.根据权利要求1所述的一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，其特征在于，所述废气为氨、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、苯、苯乙烯、二硫化碳、三甲胺、二甲基二硫醚中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，其特征在于，所述废气为氨、苯乙烯、丙乙烯中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，其特征在于，所述废气为氨和苯乙烯的混合气体。
5.根据权利要求3或4所述的一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，其特征在于，经过热交换器的所述废气的温度稳定在95-115℃。
6.根据权利要求5所述的一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，其特征在于，经过热交换器的所述废气的温度稳定在100-110℃。
7.根据权利要求1所述的一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，其特征在于，所述的光催化区使用的是紫外灯光，催化剂为二氧化钛。
8.根据权利要求7所述的一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，其特征在于，所述废气在光催化区的时间控制在0.2-0.3s。
9.根据权利要求1所述的一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，其特征在于，所述废气在臭氧氧化区的时间控制在3-5s。
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